提高RS-485總線(xiàn)可靠性的幾種方法及常見(jiàn)故障處理
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一、RS-485接口電路的硬件設(shè)計(jì)
1、總線(xiàn)匹配
總線(xiàn)匹配有兩種方法，一種是加匹配電阻，如圖1a所示。位于總線(xiàn)兩端的差分端口VA與VB之間應(yīng)跨接120Ω匹配電阻，以減少由于不匹配而引起的反射、吸收噪聲，有效地抑制了噪聲干擾。但匹配電阻要消耗較大電流，不適用于功耗限制嚴(yán)格的系統(tǒng)。
另外一種比較省電的匹配方案是RC 匹配（圖2 ）利用一只電容C 隔斷直流成分，可以節(jié)省大部分功率，但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。除上述兩種外還有一種采用二極管的匹配方案（圖3），這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的匹配，但它利用二極管的鉗位作用，迅速削弱反射信號(hào)達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。
2、RO及DI端配置上拉電阻
異步通信數(shù)據(jù)以字節(jié)的方式傳送，在每一個(gè)字節(jié)傳送之前，先要通過(guò)一個(gè)低電平起始位實(shí)現(xiàn)握手。為防止干擾信號(hào)誤觸發(fā)RO（接收器輸出）產(chǎn)生負(fù)跳變，使接收端MCU進(jìn)入接收狀態(tài)，建議RO外接10kΩ上拉電阻。
3、保證系統(tǒng)上電時(shí)的RS-485芯片處于接收輸入狀態(tài)
對(duì)于收發(fā)控制端TC建議采用MCU引腳通過(guò)反相器進(jìn)行控制，不宜采用MCU引腳直接進(jìn)行控制，以防止MCU上電時(shí)對(duì)總線(xiàn)的干擾，如圖4所示。
4、總線(xiàn)隔離
RS-485總線(xiàn)為并接式二線(xiàn)制接口，一旦有一只芯片故障就可能將總線(xiàn)“拉死”，因此對(duì)其二線(xiàn)口VA、VB與總線(xiàn)之間應(yīng)加以隔離。通常在VA、VB與總線(xiàn)之間各串接一只4~10Ω的PTC電阻，同時(shí)與地之間各跨接5V的TVS二極管，以消除線(xiàn)路浪涌干擾。如沒(méi)有PTC電阻和TVS二極管，可用普通電阻和穩(wěn)壓管代替。
5、合理選用芯片
例如，對(duì)外置設(shè)備為防止強(qiáng)電磁（雷電）沖擊，建議選用TI的75LBC184等防雷擊芯片，對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)要求較多的可選用SIPEX的SP485R。
二、RS-485網(wǎng)絡(luò)配置
1、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)與所選RS-485芯片驅(qū)動(dòng)能力和接收器的輸入阻抗有關(guān)，如75LBC184標(biāo)稱(chēng)最大值為64點(diǎn)，SP485R標(biāo)稱(chēng)最大值為400點(diǎn)。實(shí)際使用時(shí)，因線(xiàn)纜長(zhǎng)度、線(xiàn)徑、網(wǎng)絡(luò)分布、傳輸速率不同，實(shí)際節(jié)點(diǎn)數(shù)均達(dá)不到理論值。例如75LBC184運(yùn)用在500m分布的RS-485網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)數(shù)超過(guò)50或速率大于9.6kb/s時(shí)，工作可靠性明顯下降。通常推薦節(jié)點(diǎn)數(shù)按RS-485芯片最大值的70%選取，傳輸速率在1200~9600b/s之間選取。通信距離1km以?xún)?nèi)，從通信效率、節(jié)點(diǎn)數(shù)、通信距離等綜合考慮選用4800b/s最佳。通信距離1km以上時(shí)，應(yīng)考慮通過(guò)增加中繼模塊或降低速率的方法提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性。
評(píng)論